Аннотация программы учебной дисциплины «Основания и обоснования информатики» Целью дисциплины является систематизация знаний о базисных понятиях информатики в их взаимной согласованности и особенностях применения в различных технологиях разработки программ; представление информатики в целом, в её конструктивном (проектном и программном), научном и гуманитарном аспекте;
Задачами дисциплины являются:
определить основания информатики — взаимосогласованную систему категорий и базисных понятий, их свойств и отношений между ними;
представить основные положения теории деятельности для анализа и обоснования базисных категорий информатики, методов и средств, применяемых для разработки аппаратных и программных комплексов и систем;
рассмотреть теоретико-деятельностное обоснование информатики в разных аспектах построения аппаратных и программных и систем и их приложений — технологическом, инструментальном, управленческом, организационном, внедренческом.
Дисциплина входит в вариативную часть профессионального цикла М2 образовательной магистерской программы «Компьютерное моделирование» направления подготовки магистров 230100 «ИНФОРМАТИКА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА» Требования к первоначальному уровню подготовки обучающихся для успешного освоения дисциплины: Уровень «знать»:
основные парадигмы программирования (императивное, фукнциональное, логическое и объектно-ориентированное программирование);
примеры успешного применения различных парадигм программирования при решении конкретных задач.
Уровень «уметь»:
выбрать парадигму программирования в зависимости от уровня изученности класса решаемых задач и модели жизненного цикла разрабатываемой информационной системы.
Дисциплины, последующие по учебному плану:
Научно-методический практикум;
Итоговая государственная аттестация
Изучение дисциплины направлено на формирование следующих компетенций:
Общекультурные компетенции:
Способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);
Способность к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности (ОК-2);
Способность свободно пользоваться русским и иностранным языками, как средством делового общения (ОК-3);
Способен осваивать новые методы и технологии, опираясь на знания фундаментальных основ становления информатики в ее историческом развитии (ОК10).
Профессиональные компетенции:
Способность применять перспективные методы исследования и решения профессиональных задач на основе знания мировых тенденций развития вычислительной техники и информационных технологий (ПК-1);
Способность разрабатывать концептуальные и теоретические модели решаемых научных проблем и прикладных задач (ПК-2).
В результате освоения дисциплины студент должен Знать
концепции теории деятельности и идеях, на которых основано многообразие средств и современных технологий создания программ;
проблемы, решаемые при организации жизненного цикла программы;
систему взаимосогласованных базисных понятий и категорий информатики их взаимосвязи и основные характеристики;
характеристики программно-аппаратных комплексов и систем как объектов и субъектов деятельности;
основные подходы к организации процесса разработки программно-аппаратных комплексов и систем;
Уметь
сделать сравнительный анализ и методологически обосновать выбор средств разработки для программ разных типов;
определить условия и ограничения применимости различных технологий и методов в зависимости от специфики проблемной области.
Владеть
типовыми методологиями, технологиями и инструментами, применяемыми для разработки программ;
методами обеспечения качества результата труда;
методами обеспечения качества и развития процесса разработки программ.
Содержание разделов и тем курса Раздел 1 Краткий исторический обзор
Методологические замечания, Историчность, Конструктивность
Внешние спецификации и внутренние описания,
Важность понятия «Граница», разрывы определимости,
Категории элементарности и дополнительности
Мировые информационные ресурсы:
Языки, Тексты, Образы,
Компьютеры, Программы, Базы данных и знаний, Сеть
Различные миры в Реальном Мiре, содержащем Среды, Вещи и Существа:
Субъекты среди существ, Внутренний мир Субъекта,
Действительный мир,
Знаковый мир и Объекты
Краткая история Вычислительного дела
Смена парадигм по десятилетним периодам ХХ века
Раздел 2 Основные конструкции
Структура и функции Компьютера, Отход от принципов фон-Неймана в ходе развития вычислительной техники
Действия и данные, составные действия — подпрограммы
Уровни представления программ,
Языки и исходные тексты,
Статика и динамика, стадия трансформаций и стадия исполнения
Интерпретация и трансляция,
Смешанные вычисления и исполнение,
Оптимизация
Двойной смысл функциональности: описание функций и задание функцио- нирования,
Общее понятие свёртки, различие способов передачи параметров. Фундаментальное значение понятия «Информационная замкнутость» — гарантии отсутствия побочных эффектов при функционировании
Переходы между уровнями сверток,
Языковое обеспечение и типология сверток: Макросы, Подпрограммы, Объекты, Доступы, ВиртМашины
Раздел 3 Структуры Исполнения
Исполнение действий, операционные обстановки высокого уровня (ООВУ)
Согласованности в ООВУ, Совмещение нескольких ООВУ в одну
Активные и Пассивные компоненты обстановки:
Исполнитель и сигналы,
Рабочая область с подобластями Входов и Выходов,
Перечни Объектов и протоколов, Программный фрагмент
Программные фрагменты и их строение, Предписания, их типология,
Атрибуты предписаний: Оценка, значения (аргументы и результат), эффект, цель и смысл
Замкнутость ООВУ, Частные разновидности обстановок
Конкретная деятельность — Единичное исполнение программного фрагмента в заданной замкнутой обстановке
Преобразователи, их разновидности: Функции, Автоматы, Объекты и т.д.
Значения, Однократность и уникальность Значений,
Внутреннее информационное время Единичного исполнения. Многомерность внутренних времен
Раздел 4 Объектные понятия
Объектная парадигма:
Объектно-ориентированные языки и Объектно-организованные системы
Способы описания, Классы и наследование, полиморфизм.
Объекты, типы Объектов, инкапсуляция
Основные свойства Объектов — пассивность и замкнутость,
Простые и составные Объекты, конфигурации Объектов
Работа с составными Объектами, подОбъекты, доступы, навигация
Соотношения Имя – Тип – Объект, Полиформизм
Логическое строение Объекта: домен, методы, интерфейс
Размещение Объектов в подпространствах, статус Объектности,
Внутреннее подпространство Объектов,
Соотнесение Значений и Состояний Объектов,
Реализация Функций и Значений Объектами
Конфигурации Объектов, навигационные типы
Типы данных и их эволюция, Типы значений и типы Объектов
Отдельные и связанные конфигурации Объектов, наведенная активность
Общее понятие доступа: обобщение обозначения, именования, указателя, функции расстановки и т.п.
Доступы как значения. Держатели доступа
Реализация подпространств Объектами и конфигурациями
Раздел 5 Субъектные понятия
Субъект, Строение Субъекта
Активность и активаторы:
Тик-так, Процессор, Креатор (создать и исполнить)
Отсутствие активности в Знаковом мире
Объективируемое представление Субъектов, Состояние Субъекта
Взаимодействие Объектов и/или Субъектов,
Протоколы, их классификация и реализация,
Объективизация Субъектов в протоколах,
Прерывания, Многоуровневость протокола и восстановление взаимодействия
Элементарность Значений, Протоколы реализации передач Значения
Реализация Объектов Субъектами, Субъекты реализуются Субъектами. ВиртМашины, как реализация Субъектов-исполнителей для ООВУ.
Раздел 6 Проектирование и Программирование
Три «Священные коровы» информатики, Граница применимости Программирования
Приложение Базисных категорий Системного анализа, Проектирования и Программирования в требуемой области применения:
Создание системы Объектов для требуемой области применения
Организация структуры подпространств размещения: Объектов, Имен, Конфигураций, ВиртМашин
Создание Виртуальных Машин, структуры управления и системы команд для свертки характеристических операций области применения
Создание системы Протоколов взаимодействия Объектов как ассемблерных программ ВиртМашин в области применения
Представление различных стилей программирования (Императивного, Функционального, Событийного, ООП и т.д.) через описанную систему Базисных категорий и понятий
Раздел 7 Теоретико-деятельностные структуры
Работы Московского Методологического Кружка по созданию Теории Деятельности (50-е – 90-е годы ХХ века)
Структуры Деятельности, её компоненты, способы описания
Содержательно-генетическая логика, Двуслойность атрибутивного знания, Многослойность Знакового Мира
Естественное и Искусственное, Связи состояний и причинность, не наследуемость благоприобретенных свойств
Метод восхождения от абстрактного к конкретному
Воспроизводство Деятельности — «Клеточка целостности», необходимость Субъектного участия в Объективированном описании Действительности
Раздел 8 Гуманитарная информатика
Человеческие и человеко-машинные взаимодействия, Программно-аппаратные системы и человек — равноправные Субъекты, партнеры при взаимодействии
Гуманитарные приложения информатики (примеры):
Электронная подготовка изданий
Образовательная информатика
Порождение и понимание текстов в деятельности. Смыслы и содержание
Раздел 9 Взаимодействия Субъектов
Задачи и методы управления, анализ управленческих функций
Мульти-Структуры организованностей, Ролевые места, ограничивающие протоколы
Примеры протоколов различного уровня жесткости: от Программного фрагмента через Партитуру, Роль и Сценарий до художественного Текста
Информационно-деятельностная структура Мiра — система Взаимодействия миров: Внутреннего, действительного и знакового
Деятельность (в общем смысле) — как «клей» цивилизации
Раздел 10 Общесистемные структуры
Понимание, рефлексия, мышление, пополнение культуры
Теоретико-деятельностное описание систем
Определение категории системы. Уровни системы: структуры, функционирование, процессы, организованности и морфология
Системный анализ, структура функционирования, проектирование, определение сетки организованностей, морфология материала, а затем программирование — этапы Пути создания современных сверхсложных информационных систем
Организация взаимодействия Субъектов — Субъектно-организованные системы, — проблематика современной Информатики
Мыследеятельность и коллективная деятельность, СМД-методология, Оргдеятельностные игры
|